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23.03.2022 - 08:000

Energia geotermica pulita e illimitata dal centro della Terra

Una startup vuole scavare un pozzo di 20 km nella crosta terrestre per ottenere energia geotermica ovunque sul pianeta

Per trovare una soluzione al problema della transizione e della produzione energetica, la startup americana Quaise Energy, società nata dallo spin-off del Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha intenzione di perforare la crosta terrestre più di quanto non sia mai stato fatto prima d’ora per ottenere energia pulita e illimitata dal centro della Terra. La società, infatti, proverà a trivellare il suolo fino a 20 km di profondità, dove la roccia raggiunge temperature di oltre 500°C, in modo da accedere e utilizzare la più grande fonte di energia non sfruttata del pianeta, ovvero l’energia geotermica.

L’energia geotermica
Scendendo in profondità, la crosta terrestre si fa sempre più calda. In media, ogni 100 metri la temperatura aumenta di tre gradi. L’energia geotermica sfrutta il vapore che sale naturalmente dalle profondità attraverso le crepe della roccia, vapore che viene usato per azionare turbine e poi per trasformare l’energia meccanica in energia elettrica attraverso l’uso di un alternatore. Ciò avviene esattamente come in una centrale elettrica tradizionale, in questo caso però senza bisogno di bruciare gas, carbone o altri combustibili inquinanti.
Gli impianti esistenti sfruttano per lo più sorgenti di acqua sotterranee situate in aree vulcaniche, come ad esempio in Islanda, dove la temperatura del suolo è estremamente elevata anche nei pressi della superficie. Esistono anche sistemi geotermici avanzati che creano artificialmente le condizioni naturali, perforando la superficie terrestre, spaccando la roccia con fluidi ad alta pressione, e infine pompando acqua per produrre vapore generato dalle alte temperature del sottosuolo. Ma nella maggior parte dei luoghi sul Pianeta è invece difficile trovare le condizioni adeguate per rendere l’energia geotermica vantaggiosa da un punto di vista economico.

La tecnologia a onde elettromagnetiche millimetriche
Le tecnologie di scavo tradizionali meccaniche, in effetti, incontrano enormi difficoltà addentrandosi troppo in profondità nella crosta terrestre perché devono fare i conti con le temperature e le pressioni elevate, oltre che con la loro complessa sostituzione nel corso dello scavo. Per questo i ricercatori della Quaise Energy vogliono combinare metodi di perforazione tradizionali con l’uso di una potente tecnologia a onde elettromagnetiche millimetriche, originariamente sviluppata per surriscaldare il plasma negli esperimenti di fusione nucleare, in modo da far esplodere le rocce non perforabili al di sotto della superficie terrestre.
Le onde radio o le radiazioni elettromagnetiche (non ionizzanti) nella gamma di frequenze estremamente alte (EHF), comprese tra 30 e 300 GHz di frequenza o lunghezze d’onda da 1 mm a 10 mm, sono chiamate onde millimetriche (MMW). Il fascio ad alta energia delle MMW viene convertito in calore per fondere e vaporizzare la roccia.
Il sistema ibrido ideato dalla startup americana prevede la combinazione di una trivella meccanica e di un girotrone, cioè un apparecchio che emette raggi elettromagnetici con lunghezza d’onda millimetrica, per frantumare e far evaporare la roccia, insieme a un gas (come l’argon o l’azoto) che raffredderebbe il foro e trasporterebbe in superficie il materiale di scarto. Questo metodo permetterebbe di raggiungere i 20 chilometri di profondità in appena 100 giorni di scavi, ottenendo dei fori perfettamente stabili, grazie alle pareti create dalla vetrificazione della roccia indotta dall’azione delle onde millimetriche, in cui pompare l’acqua per generare elettricità.
La ragione per cui Quaise Energy vuole raggiungere i 20 km di profondità è la ricerca di una temperatura e una pressione più elevate nella crosta terrestre così da arrivare ad avere le condizioni dell’acqua supercritica. Lo stato supercritico di una sostanza si osserva quando questa si trova a una temperatura e a una pressione superiori ai suoi valori critici e che portano tale sostanza, in questo caso l’acqua, ad avere proprietà analoghe contemporaneamente allo stato liquido e a quello gassoso. L’acqua supercritica conserva da 4 a 10 volte più energia per unità di massa e raddoppia la sua conversione in elettricità. Da un pozzo geotermico scavato a 20 km di profondità, quindi, si otterrebbe più energia e di conseguenza più elettricità, rendendo sostenibili i costi di realizzazione e di gestione di simili impianti.

Energia pulita e illimitata
Avere un sistema funzionante di questo tipo potrebbe potenzialmente trasformare quasi ogni luogo della Terra in una possibile fonte di energia. Il risultato finale di tale innovativa tecnologia, infatti, è che si potrebbe avere accesso a enormi risorse di energia geotermica praticamente inesauribili, che sarebbero disponibili ovunque venissero praticati fori così profondi.
L’idea, a tal proposito, è quella di riciclare le centrali termoelettriche già esistenti, scavando un pozzo profondissimo e connettendo l’impianto alla nuova fonte di calore geotermica senza bisogno di particolari modifiche delle infrastrutture. Tale soluzione avrebbe anche un’impronta sulla superficie da 100 a 1.000 volte inferiore rispetto a quella necessaria all’eolico o al solare.
Insomma, si potrebbe trattare di una vera e propria rivoluzione nel campo della produzione di energia pulita.
Di recente, la startup ha ricevuto 40 milioni di dollari di finanziamenti che la aiuteranno a ottenere il suo primo obiettivo, cioè la realizzazione di un test di trivellazione nel 2024 che vedrà anche la collaborazione del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. Se tutto andrà secondo i piani, il passo successivo sarà quello di mettere in esercizio il primo impianto geotermico attivo per il
2026, per poi iniziare a rilevare vecchie centrali a carbone per trasformarle in impianti alimentati a vapore e passare quindi alla riconversione di centrali termoelettriche preesistenti entro il 2028.

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